CN201733510U - 一种基于arm的yag脉冲激光电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统。该系统中的ARM9处理器芯片分别与数据存储模块电路，LCD液晶触摸屏接口电路，开关量输入输出电路，激光输出功率控制电路，激光输出脉冲宽度限制电路和RS232通信接口电路连接。本实用新型控制脉冲激光电源的开关机过程；对设备运行情况实时监控并作对应处理；通过人机界面用户设定激光输出参数以及辅助参数；根据用户设定参数，控制激光输出的脉冲宽度、频率和功率；通过通信电路和其他系统相连，方便参数交换和多模块联合控制。本实用新型采用ARM9芯片为控制核心，功能丰富，控制实时性高，可靠性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及脉冲激光电源控制系统，尤其是涉及一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统。
背景技术
随着激光加工技术的发展，激光电源的复杂程度越来越高，激光电源的控制的复杂程度越来越高，例如触摸屏人机界面，高速信号输出，高速数据处理，大容量数据存储等功能需求越来越广泛。传统的基于8/16位处理器的激光电源控制系统存在参数容量小，程序容量小，人机界面不够友好，信号处理速度低，外围电路复杂等缺点。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，适用于脉冲型YAG灯泵浦激光加工设备。
本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型包括ARM9处理器芯片，数据存储模块电路，LCD液晶触摸屏接口电路，开关量输入输出电路，激光输出功率控制电路，激光输出脉冲宽度限制电路和RS232通信接口电路。ARM9处理器芯片分别与数据存储模块电路，LCD液晶触摸屏接口电路，开关量输入输出电路，激光输出功率控制电路，激光输出脉冲宽度限制电路和RS232通信接口电路连接。
所述的ARM9处理芯片的型号为EP9315。
所述的数据存储模块电路采用型号为AT24C1024大容量EEPROM芯片，AT24C1024的SCL和SDA引脚分别和ARM9处理器芯片的EECLK和EEDAT脚相连。
所述的LCD液晶触摸屏接口电路ARM9处理器芯片的液晶屏接口引脚直接控制液晶屏的图像显示，SPCLK为像素点同步信号引脚，HSYNC为显示行同步信号，VSYNC为显示帧同步信号，R0-R5、G0-G5、B0-B5为像素点颜色信息。ARM9处理器芯片1的XM、YM、XP、YP为四线制电阻式触摸屏控制引脚，直接和四线制电阻是触摸屏相连。
所述的开关量输入输出电路，采用光电耦合芯片TLP421实现输入输出信号的隔离，采用MOSFET芯片IRF640为输出驱动管。
所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的激光输出功率控制电路，采用高精度DAC芯片TLC5617控制单次激光脉冲输出的功率，TLC5617和ARM9处理器芯片通过SPI口连接。
所述的激光输出脉冲宽度限制电路与ARM9处理器芯片输出的激光脉冲开启信号连接，限制单次脉冲时间宽度。
所述的RS232通信接口电路采用隔离型RS232电平转换器芯片ADM3251E；ADM3251E芯片的TXD和RXT分别与ARM9处理器芯片的TXD和RXT引脚相连，实现隔离型RS232通信。
本发明和技术背景相比，具有的有益效果为：
1、采用ARM9处理器为核心，系统运行速度快，数据处理能力强，数据存储容量大，程序容量大，功能丰富，控制灵活，处理实时性强。
2、采用LCD液晶触摸屏为人机界面，用户使用方便。
3、采用专用硬件电路限制单次最高激光脉冲输出时间宽度，系统安全性高。
4、系统电路简洁，外围电路少，性价比高，抗干扰能力强。
附图说明
图1是本实用新型结构原理框图。
图2(A)、(B)、(C)、(D)是本实用新型EP9315处理器芯片原理图。
图3是本实用新型数据存储模块电路图。
图4是本实用新型LCD液晶触摸屏接口电路图。
图5是本实用新型开关量输入输出电路图。
图6是本实用新型激光输出功率控制电路图。
图7是本实用新型激光输出脉冲宽度限制电路图。
图8是本实用新型RS232通信接口电路图。
图中：1、ARM9处理器芯片，2、数据存储模块电路，3、LCD液晶触摸屏接口电路，4、开关量输入输出电路，5、激光输出功率控制电路，6、激光输出脉冲宽度限制电路，7、RS232通信接口电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的结构框图如附图1给出。包括ARM9处理器芯片1，数据存储模块电路2，LCD液晶触摸屏接口电路3，开关量输入输出电路4，激光输出功率控制电路5，激光输出脉冲宽度限制电路6和RS232通信接口电路7；ARM9处理器芯片1分别与数据存储模块电路2，LCD液晶触摸屏接口电路3，开关量输入输出电路4，激光输出功率控制电路5，激光输出脉冲宽度限制电路6和RS232通信接口电路7连接。
如图2所示，ARM9处理器芯片1。ARM9处理器芯片的信号为EP9315，此芯片集成度高，运算速度快。ARM9处理器芯片1分别与数据存储模块电路2，LCD液晶触摸屏接口电路3，开关量输入输出电路4，激光输出功率控制电路5，激光输出脉冲宽度限制电路6和RS232通信接口电路7连接。
如图3所示，数据存储模块电路2。采用大容量EEPROM芯片AT24C1024存储参数，AT24C1024的SCL和SDA引脚分别和ARM9处理器芯片1的IIC接口引脚相连，通过ARM9处理器芯片1内部的IIC接口逻辑控制数据读出和写入，不占用CPU时间，数据存储效率高，可靠性强。
如图4所示，LCD液晶触摸屏接口电路3。ARM9处理器芯片1的液晶屏接口引脚直接控制液晶屏的图像显示，SPCLK为像素点同步信号引脚，HSYNC为显示图像行同步信号，VSYNC为显示图像帧同步信号，R0-R5、G0-G5、B0-B5为像素点颜色信息；ARM9处理器芯片1具有专有液晶屏显示驱动逻辑，直接控制LCD液晶屏的图像显示无需辅助驱动电路。ARM9处理器芯片1的XM、YM、XP、YP为四线制电阻式触摸屏控制引脚，直接和四线制电阻是触摸屏相连，通过ARM9处理器芯片1内部逻辑自动通知CPU有触摸动作产生，控制可靠性高，集成度高。
如图5所示，开关量输入输出电路4。采用光电耦合芯片TLP421实现输入输出信号的隔离，采用MOSFET芯片IRF640为输出驱动管。
如图6所示，激光输出功率控制电路5。采用高精度DAC芯片TLC5617控制单次激光脉冲输出的功率，TLC5617和ARM9处理器芯片1通过SPI口连接，数据传输速率高，占用CPU时间少；高精度基准芯片LM4040-2V作为TLC5617的输出电压基准。
如图7所示，激光输出脉冲宽度限制电路6。通过高低电平信号控制激光输出脉冲，输出高电平的时间宽度和频率确定输出激光的时间宽度和频率。采用单稳态触发器芯片74HC123组成硬件逻辑电路限制单次输出高电平信号的最大宽度。根据YAG脉冲激光加工设备的实际情况此最大宽度设定为75ms。提高激光电源的安全性。
如图8所示，RS232通信接口电路7。采用隔离型RS232电平转换器芯片ADM3251E把ARM9处理器芯片1的CMOS电平的通信信号转换为标准RS232接口的信号电平。ADM3251E芯片内部自带直流DC-DC，无需辅助电源实现隔离型信号转换，此电路结构简单安全性强。
下面对本实用新型的具体工作过程作说明：
1、激光电源开机过程。本实用新型控制系统从人机界面中获得开机命令后，首先通过IO端口检测激光加工设备的水冷等辅助设备是否正常工作。如果正常工作，进入激光电源输入电容充电状态，通过本实用新型的IO端口控制浪涌电阻的投切，控制激光电源输入电容充电的浪涌电流，然后通过IO端口控制激光电源预然系统的启动和预然成功与否的检测，如果检测到预然成功信号，且检测到激光电源传来的正常工作信号，则激光电源开机过程结束，激光设备处于可以出光状态。
2、激光电源放电过程。本实用新型通过人机界面获得设备脉冲出光的参数，包括单次出光功率、出光频率和出光脉冲宽度。激光输出功率控制电路5输出不同的电压控制激光电源单次出光电流，从而控制单次出光的激光功率。激光输出脉冲宽度限制电路6控制激光电源脉冲电流的输出频率和脉宽，从而控制激光输出的频率和脉宽。激光输出脉冲宽度限制电路6具有单次激光脉冲时间限制功能，提高了激光加工设备的可靠性和安全性。当本实用新型通过IO口检测到需要出光信号则激光输出功率控制电路5和脉冲宽度限制电路6联合动作控制激光输出的参数。
3、激光电源关机过程。当本实用新型通过人机界面获得关机命令，按照顺序关断设备各模块，直至切断激光电源供电电源。首先本实用新型关闭激光输出，然后关闭预然系统，再接通激光电源储能电容放电电阻，然后延时一段时间之后关闭水冷等辅助设备。
4、激光电源异常处理。当在激光加工设备运行过程中，遇到预然熄灭，水温过高，水压不足等异常情况时，本实用新型首先关闭激光输出，然后根据不同情况作出对应的处理，再进入异常状态下的关机程序，直至切断电源。
Claims (8)
1.一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：包括ARM9处理器芯片(1)，数据存储模块电路(2)，LCD液晶触摸屏接口电路(3)，开关量输入输出电路(4)，激光输出功率控制电路(5)，激光输出脉冲宽度限制电路(6)和RS232通信接口电路(7)；ARM9处理器芯片(1)分别与数据存储模块电路(2)，LCD液晶触摸屏接口电路(3)，开关量输入输出电路(4)，激光输出功率控制电路(5)，激光输出脉冲宽度限制电路(6)和RS232通信接口电路(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的ARM9处理芯片的型号为EP9315。
3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的数据存储模块电路(2)采用型号为AT24C1024大容量EEPROM芯片，AT24C1024的SCL和SDA引脚分别和ARM9处理器芯片(1)的EECLK和EEDAT脚相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的LCD液晶触摸屏接口电路(3)ARM9处理器芯片(1)的液晶屏接口引脚直接控制液晶屏的图像显示，SPCLK为像素点同步信号引脚，HSYNC为显示行同步信号，VSYNC为显示帧同步信号，R0-R5、G0-G5、B0-B5为像素点颜色信息，ARM9处理器芯片1的XM、YM、XP、YP为四线制电阻式触摸屏控制引脚，直接和四线制电阻是触摸屏相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的开关量输入输出电路(4)采用光电耦合芯片TLP421实现输入输出信号的隔离，采用MOSFET芯片IRF640为输出驱动管。
6.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的激光输出功率控制电路(5)采用高精度DAC芯片TLC5617控制单次激光脉冲输出的功率，TLC5617和ARM9处理器芯片(1)通过SPI口连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统，其特征在于：所述的激光输出脉冲宽度限制电路(6)与ARM9处理器芯片(1)输出的激光脉冲开启信号连接，限制单次脉冲时间宽度。
8.根据权利要求1所述的一种基于ARM的YAG脉冲激光电源控制系统， 其特征在于：所述的RS232通信接口电路(7)采用隔离型RS232电平转换器芯片ADM3251E；ADM3251E芯片的TXD和RXT分别与ARM9处理器芯片(1)的TXD和RXT引脚相连，实现隔离型RS232通信。
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|---|---|---|---|---|
| CN104716932A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-17 | 东莞市耐明电源设备有限公司 | 一种控制脉冲式激光电源输出任意波形的方法及其设备 |
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